Bei Großveranstaltungen ist der Einsatz von Subwoofer-Anordnungen, deren Richtwirkung im Vorfeld berechnet wird, längst eine gängige Praxis. Diese Technik bietet nicht nur bei großen Events Vorteile, sondern auch bei mittelgroßen Beschallungsaufgaben. Angesichts eines ausreichenden Bestands an Lautsprechern und Endstufen, kann die gezielte und kontrollierte Ausstrahlung von Tiefbässen viele qualitative Vorteile bieten und das bei einem relativ geringen Vorbereitungsaufwand:
- Interferenzbedingte Probleme im Bassbereich, wie Frequenzauslöschungen und Überhöhungen, können reduziert oder ganz vermieden werden.
- Vor der Bühne oder auf der Tanzfläche kann mit der verfügbaren Leistung ein höherer Schalldruck erzielt werden.
- Durch Ausnutzung von Summierungseffekten kann mit dem gleichen Materialaufwand eine größere Reichweite erreicht werden, was weiter entfernte Zuschauerplätze besser versorgt.
- Bereiche außerhalb der Zuschauer- oder Tanzfläche, wie zum Beispiel bei Getränkeausgaben oder Merchandising-Ständen, können ruhiger gehalten werden.
- Eine bessere Verteilung der Subwoofer kann helfen, den maximal erlaubten Peak-Schalldruckpegel von 135 dB bei Bassfrequenzen gemäß DIN15905-5 leichter einzuhalten.
- Der Bühnen- und Backstagebereich wird weniger von Beschallungssubwoofern belastet, was Feedback-Probleme verringern und einen besseren Monitorsound ermöglichen kann.
Wir werden uns nun einen Überblick über die am häufigsten eingesetzten Subwooferanordnungen und deren Funktionsweise verschaffen. Es sind oft Kombinationen aus verschiedenen Varianten möglich.
LINKS / RECHTS AUFSTELLUNG
Es ist hilfreich, die in der Bassbeschallung häufig verwendeten „Standard“-Aufstellungen wie L/R oder LCR durch Simulationen zu analysieren, um sich der grundlegenden Herausforderungen bewusst zu werden.
Bei der herkömmlichen L/R-Anordnung, die in Simulationen in Richtung des Publikumsbereichs (nach rechts) ausgerichtet ist, erkennt man drei keulenförmige Schallausbreitungen mit zwei signifikanten Lücken. In diesen Lücken kann der Schalldruckverlust durch Auslöschungen bis zu 36 dB betragen. Die Zuschauer, die unmittelbar vor den Subwoofern bzw. deren Stapeln stehen, sind besonders hohen Lautstärken ausgesetzt, während schon in einer Entfernung von 10 Metern der Schalldruck um 18 dB abnimmt. Obwohl die Raumakustik manchmal dazu beiträgt, diese Probleme zu mildern, muss man sich bewusst sein, dass solch eine Aufstellung – abgesehen von Low-Budget-Veranstaltungen oder wenn bauliche bzw. optische Einschränkungen keine andere Möglichkeit zulassen – nicht als ideal angesehen werden kann.
LCR – AUFSTELLUNG / MONOCLUSTER
Die Integration eines zentralen Subwoofers führt nicht zu einer wesentlichen Verbesserung der Beschallungssituation. Wie in der Simulation (siehe Abbildung 2) ersichtlich, entsteht aufgrund des großen räumlichen Abstands zwischen den Lautsprechern, der größer als die Hälfte der Wellenlänge ist, und den daraus resultierenden unterschiedlichen Phasenlagen der einzelnen Subwoofer, eine Pegelabsenkung im mittleren Bereich des vorderen Zuschauerbereichs. Zudem wird merklich mehr Schallenergie in Richtung der Bühne abgestrahlt.
Wenn nur eine begrenzte Anzahl an Subwoofern verfügbar ist, kann es sinnvoller sein, diese zentral mit einem geringen Abstand zueinander oder direkt neben oder übereinander zu positionieren (Monocluster). Bei einem Abstand zwischen den Boxen, der kleiner als eine halbe Wellenlänge der relevanten Frequenz (oft die Crossover-Frequenz) ist, entstehen keine Interferenzeffekte und die Lautsprecher wirken wie eine einzige Schallquelle. Ein Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, dass das Publikum direkt vor der Bühne sehr hohen Schallpegeln ausgesetzt sein kann, besonders wenn der gesamte Zuschauerbereich ausreichend mit Tiefbass versorgt werden soll.
ZEILENANORDNUNG (ZAHNLÜCKE)
Bei der Erweiterung des Setups durch zusätzliche Boxen entlang der gesamten Bühnenbreite ergibt sich die bekannte „Zahnlücken“-Anordnung.
In dieser Konfiguration ist eine gewisse Richtwirkung erkennbar, wodurch der Zuschauerbereich über seine gesamte Breite und Tiefe relativ gleichmäßig beschallt wird. Zudem wird das Auftreten starker Pegelschwankungen durch Interferenzen effektiv reduziert. Wichtig bei dieser Anordnung ist jedoch, dass der Abstand zwischen den Lautsprechern maximal eine halbe Wellenlänge betragen sollte. Sind die Lücken zwischen den Lautsprechern zu groß entstehen wieder viele Interferenzmaxima und -minima.
CARDIOID SUBWOOFER ARRAY (CSA)
Falls der Tiefbasspegel auf der Bühne problematisch ist, bieten sich Cardioid Subwoofer Array (CSA)-Anordnungen als Lösung an. Diese Anordnungen zielen darauf ab, ein nierenförmiges Abstrahlverhalten für tiefe Frequenzen zu erzeugen, was neben einer Konzentration des Schalls nach vorne auch eine Reduzierung des Schalls in Richtung Bühne (off-axis-Bereich) bedeutet.
Das wohl bekannteste Konzept ist die klassische CSA-Anordnung mit drei (oder mehr) Subwoofern, wobei der mittlere Subwoofer in der Drei-Boxen-Konfiguration zur Bühne hin ausgerichtet wird. Anschließend wird der Laufzeitunterschied zwischen den nach vorne und den rückwärts abstrahlenden Subwoofern angepasst. Üblicherweise wählt man hierfür eine Verzögerung (Delay), die etwa der Tiefe der verwendeten Box in Metern entspricht, also rund 1 bis 3 Millisekunden.
Wie die Simulation zeigt, resultiert dies in einer deutlich nierenförmigen Richtcharakteristik. Allerdings nimmt dieser Effekt bei tieferen Frequenzen ab. Ein experimentelles Erhöhen der Delayzeit kann die Richtwirkung jedoch etwas in Richtung tieferer Frequenzen verschieben. Viele Hersteller bieten auch spezielle CSA-Presets in der Software ihrer Endstufen oder Controller an. In Zweifelsfällen sollte man diesen Presets den Vorzug geben, da sie oft zusätzliche, auf das spezifische Subwoofermodell abgestimmte Korrekturen des Pegels und des Frequenzgangs enthalten.
END FIRE ARRAY
Endfired-Arrays sind derzeit bei Großbeschallungen sehr gefragt. Bei dieser Technik werden mehrere Subwoofer hintereinander in einem Abstand von λ/4 (beispielsweise bei 80 Hz, was 1,06 Meter entspricht) aufgestellt und zeitlich so verzögert, dass sie auf die Ebene des hintersten Lautsprechers abgestimmt sind. Das Ziel ist eine effektive Dämpfung des Schalls nach hinten sowie eine Verstärkung des Schalldrucks entlang der Hauptachse.
Bei einem Setup mit vier Lautsprechern und einer Ziel-Frequenz von 80 Hz wären die Verzögerungszeiten vom vordersten Lautsprecher aus gesehen: 9,3 ms, 6,2 ms und 3,1 ms. Bei Endfired-Arrays muss jedoch beachtet werden, dass bei sehr langen Linien die Laufzeit der eigentlichen PA-Anlage angepasst werden muss, was bei Live-Veranstaltungen zu Schwierigkeiten führen kann. Bei einer L/R-Aufstellung der Systeme müssen ebenfalls mögliche Interferenz-Auslöschungen in der Mitte des Zuschauerbereichs und die hohe Lautstärkebelastung des Publikums direkt vor dem Array berücksichtigt werden. Der Pegelabfall von 3 dB pro Oktave entlang der Summierungsachse kann, ähnlich wie beim Augspurger-CSA, mit einem Equalizer ausgeglichen werden, was jedoch zu Lasten der Gesamtleistung des Systems geht.
ZUSAMMENFASSUNG
Bei allen diesen Subwoofer-Konfigurationen ist es ratsam, Setups mit unterschiedlichen Lautsprechertypen zu vermeiden, da eine korrekte Funktionsweise die Einhaltung identischer Pegel und Frequenzgänge voraussetzt. Es ist außerdem sinnvoll, die virtuell entwickelten Aufstellungsvarianten vor Ort durch Messungen des Phasenfrequenzgangs und genaues Abhören an verschiedenen Stellen zu überprüfen. Basierend auf den Ergebnissen sollten dann gegebenenfalls die Positionierung der Lautsprecher und die Einstellungen der Controller angepasst werden. Für diejenigen, die mehr über diese und weitere Subwoofer-Konfigurationen sowohl in der Theorie als auch in der Praxis lernen möchten, sind die „Bass Total“-Seminare von Markus Zehner (https://www.zehner.ch), die regelmäßig auch in Deutschland abgehalten werden, sehr empfehlenswert. Viele Hersteller bieten ebenfalls Seminare zu diesem Thema an. Die Auswahl der richtigen Aufstellung hängt von vielen Faktoren ab, darunter die Größe und Form des Raumes, die Art der Veranstaltung und die verfügbare Ausrüstung.
Jede dieser Methoden hat ihre spezifischen Vor- und Nachteile. Die Entscheidung sollte daher immer auf einer sorgfältigen Bewertung der spezifischen Anforderungen jeder Veranstaltung und der Eigenschaften des Veranstaltungsortes basieren. Es ist auch wichtig zu beachten, dass die Qualität des Klangs nicht allein von der Aufstellung der Subwoofer abhängt, sondern auch von der Qualität der Subwoofer selbst, ihrer Abstimmung mit dem gesamten PA-System und der Kompetenz des Toningenieurs.
